Nowa sztuczna inteligencja (AI) o nazwie AIRE jest w stanie precyzyjnie przewidywać ryzyko chorób serca i śmiertelność na podstawie danych z różnorodnych grup pacjentów. Dzięki temu, lekarze mogą bardziej precyzyjnie planować długoterminową opiekę nad swoimi pacjentami, opierając się na zaawansowanych prognozach AI.
W ostatnich badaniach opublikowanych w prestiżowym czasopiśmie The Lancet, naukowcy opracowali i przetestowali nowy model elektrokardiografii (EKG) wzbogacony o sztuczną inteligencję. Model ten wykorzystuje wyniki badań obrazowych oraz historię medyczną pacjentów, aby skutecznie przewidywać ryzyko śmierci oraz wystąpienia chorób sercowo-naczyniowych (CVD).
Rewolucyjny przełom w analizie EKG
Choć nie jest to pierwsze podejście do wykorzystania sztucznej inteligencji w przewidywaniu chorób i śmiertelności, nowy model przezwycięża ograniczenia wcześniejszych rozwiązań. Poprzednie modele AI miały problemy z przewidywaniem w czasie, biologiczną wiarygodnością oraz zdolnością do klarownego wyjaśniania wyników. AIRE jest w stanie dostarczyć przewidywań, które nie tylko są bardziej precyzyjne, ale także dają lekarzom narzędzia do podejmowania lepszych decyzji klinicznych, zarówno w krótkim, jak i długim okresie.
Badania wykazały, że model AIRE jest w stanie dokładnie przewidzieć ryzyko śmiertelności z dowolnej przyczyny, arytmii komorowej, miażdżycowej choroby serca oraz niewydolności serca.
Nowoczesne narzędzie w rękach lekarzy
AIRE przewyższa tradycyjne modele AI, oferując prognozy zarówno krótko-, jak i długoterminowe. Oznacza to, że lekarze mogą uzyskać natychmiastowe przewidywania w kontekście danej chwili, a także sugestie dotyczące długoterminowych interwencji farmakologicznych i innych działań mających na celu opiekę nad pacjentem.
Tło badań
Elektrokardiogramy (EKG) są nieinwazyjnymi testami, które dostarczają lekarzom dokładnych informacji o elektrycznej aktywności serca. EKG jest podstawowym narzędziem stosowanym w diagnostyce kardiologicznej od ponad 100 lat. Chociaż metoda pozostała praktycznie niezmieniona, rozwój technologii komputerowej oraz modele predykcyjne oparte na uczeniu maszynowym (ML) sprawiły, że coraz więcej naukowców zaczyna badać możliwości wykorzystania sztucznej inteligencji w tej dziedzinie.
Od 2020 roku tylko kilka prac badawczych podejmowało próbę zastosowania modeli AI opartych na danych z EKG do prognozowania ryzyka chorób sercowo-naczyniowych oraz śmiertelności. W każdej z tych prób, wyniki uzyskiwane przez AI porównywalne były lub nawet przewyższały przewidywania doświadczonych ekspertów.
Zastosowanie modeli AI mogłoby znacznie odciążyć lekarzy, zwłaszcza w regionach wiejskich i słabiej rozwiniętych, gdzie liczba specjalistów jest ograniczona. Co więcej, AI skraca czas diagnozy i może obniżyć koszty opieki zdrowotnej dla pacjentów. Niestety, mimo obiecujących rezultatów w badaniach klinicznych, modele AI wzbogacone o dane z EKG wciąż rzadko są stosowane w praktyce klinicznej.
O badaniu
W omawianym badaniu naukowcy opracowali osiem nowych modeli AI-ECG (EKG wzmocnionych sztuczną inteligencją), zbiorczo nazwanych platformą AIRE. Celem było przewidywanie ryzyka śmiertelności (zarówno ogólnej, jak i sercowo-naczyniowej) oraz eliminacja ograniczeń poprzednich rozwiązań.
Dane do badania pochodziły z pięciu różnych geograficznie źródeł, w tym z Beth Israel Deaconess Medical Center (BIDMC), ośrodka badawczego medycyny tropikalnej SaMi-Trop oraz Biobanku UK. Do poprawy wydajności modelu wykorzystano również dane z kohorty Clinical Outcomes in Digital Electrocardiography (CODE).
Jednym z kluczowych elementów platformy AIRE jest możliwość przewidywania „czasu do śmierci”, dzięki czemu lekarze mogą lepiej planować interwencje medyczne, nie opierając się wyłącznie na ryzyku na określonych punktach czasowych.
Wyniki badań
Platforma AIRE zademonstrowała imponującą skuteczność w przewidywaniu ryzyka śmiertelności, osiągając wartość zgodności na poziomie 0,775. Co więcej, model przewyższał tradycyjne metody prognozowania ryzyka zarówno w przypadku przewidywania ogólnych zagrożeń zdrowotnych, jak i zgonów sercowo-naczyniowych, dzięki wskaźnikowi C-index równemu 0,844.
Jednym z najbardziej fascynujących odkryć było to, że AIRE był w stanie przewidywać ryzyko niewydolności serca u osób, które nie miały wcześniejszej historii chorób sercowo-naczyniowych. Jest to szczególnie istotne, ponieważ w takich przypadkach tradycyjne diagnozy często są opóźnione.
Model AIRE okazał się również skuteczny, nawet gdy dostarczano mu jedynie dane z pojedynczych elektrod EKG stosowanych w urządzeniach konsumenckich. To oznacza, że platforma może być z powodzeniem stosowana w zdalnym monitorowaniu pacjentów, co ma ogromne znaczenie w kontekście osób mieszkających w odległych obszarach lub pacjentów bez wcześniejszej historii kardiologicznej.
Wnioski
Badania dowiodły, że AIRE to najbardziej praktyczna klinicznie platforma AI-ECG dostępna obecnie na rynku. Dzięki swojej precyzji i zdolności przewidywania ryzyka bez konieczności korzystania z zaawansowanych danych demograficznych lub historii medycznej, AIRE zapewnia lepsze wyniki niż tradycyjne metody.
Co istotne, model ten jest skuteczny również w monitorowaniu zdalnym, co otwiera nowe możliwości dla opieki zdrowotnej w regionach o ograniczonym dostępie do lekarzy. AIRE może stać się kluczowym narzędziem w globalnym systemie opieki zdrowotnej, oferując krótkoterminowe i długoterminowe prognozy zarówno na poziomie populacji, jak i specyficznych chorób.
